2019 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity |
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| Project/Area Number |
19H05707
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| Research Institution | Microbial Chemistry Research Foundation |
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Principal Investigator |
野田 展生 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 部長 (40396297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 善之 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任助教 (60571099)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | オートファジー / 構造生物学 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 / 高速AFM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主要オートファジー関連因子中、唯一の膜貫通型タンパク質であるAtg9について、クライオ電子顕微鏡により分解能3.1オングストロームで構造決定することに成功した。Atg9はこれまで６回膜貫通型と考えられてきたが、実は膜貫通ヘリックスを４本しか持たず、膜に平行な向きで埋まったヘリックスを２本持っていた。その結果、プロトマーの中心に大きなポアが形成され、膜の細胞質側の層に対し口を開けていた。またプロトマーは２本の膜貫通ヘリックスを隣接するプロトマーと共有することで、ホモ三量体を形成し、その中心には膜に対して垂直なポアが形成されていた。そしてこの垂直ポアは、各プロトマーにある平行ポア３つとつながっていた。このような構造はこれまで報告例がなくAtg9に固有のものであり、オートファゴソーム形成において重要な役割を担うことが示唆された。
これまでにAtg1複合体は液－液相分離して液滴を形成することを見出し、それがオートファジー進行の場であるPASの構築に働くことを明らかにしていたが、液滴の高速AFM観察を行い、S字型のAtg17が液滴内においてランダムな配向で運動しながら分布している姿を捉えることに成功した。
ER選択的なオートファジー（ERphagy)に働く受容体として酵母ではAtg40が、哺乳類ではFAM134B, Sec62, RTN3などが知られている。これらとAtg8あるいは哺乳類ホモログGABARAPとの複合体の結晶構造を決定し、ERphagyレセプターに共通したAtg8との相互作用基盤を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
主要Atg因子中、唯一立体構造情報のなかったAtg9について、高分解能で構造決定することに成功し、その特徴的な立体構造を明らかにすることに成功した。Atg1複合体が相分離することで形成する液滴上構造を高速AFMで明らかにすることに成功したほか、ERphagy受容体４種類について、Atg8との相互作用基盤を明らかにすることにも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Atg9とともに隔離膜伸長に機能するAtg2の全長の構造解析を進め、隔離膜伸長のメカニズム解明を進める。オートファジー始動複合体の足場タンパク質Atg11やFIP200の構造基盤の解明を進める。様々な選択的オートファジー受容体の構造研究を進める。細胞内における隔離膜の構造解析を進める。
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